EJERCICIO 6-1

Cálculo de la transferencia de calor a partirdel perfil de temperaturas

Durante el flujo de aire a T = 20°C sobre la superficie de una placa mantenido a una temperatura constante de Ts = 160ºC, el perfil de temperatura adimensional dentro de la capa de aire sobre la placa es:

donde a = 3 200 m-1 y es la distancia vertical medida desde la superficie de la placa en m (figura 6-8). Determine el flujo de calor sobre la superficie de la placa y el coeficiente de transferencia de calor por convección.

SOLUCION

El flujo de aire sobre la placa tiene un perfil determinado de temperaturas.Se debe determinar el flujo de calor sobre la superficie de la placa y el coeficiente de transferencia de calor por convección.

SUPOSICIONES

1- El perfil adimensional de temperaturas representa la variación de la temperatura sobre toda la placa.

2 -Se descarta la transferencia por radiación.

PROPIEDADES

La conductividad térmica del aire en la temperatura de la película es: Tf = (Ts + T) / 2 = (160°C + 20°C)/2 = 90°C es k = 0.03024 W/m · K(tabla A-15)

ANALISIS

Teniendo en cuenta que el tipo de transferencia de calor de la placa al aire en la superficie es la conducción, el flujo de calor de la superficie sólida, a la capa fluida adyacente y a la superficie se determina a partir de la siguiente ecuación:

El gradiente de temperatura en la superficie de la placa es:

¿ (160 °C−20 ° C ) (−3200m−1 )=−4.48 x105 °C /m

Al sustituir, se determina que el flujo de calor es

(−0.03024Wm .K )(−4.48 x105 °Cm )=1.35 x104 Wm2

Entonces el coeficiente de conveccion es:

¿96.8 Wm2